JPH045521A - 荷重計及び荷重測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、荷重計に係り、特に、複合センサの出力をデ
ィジタル信号処理して、性能の向上を図と共に、測定デ
ータの記録、整理及び通信機能を備えることにより使い
勝手を向上させインテリジェント型の電子式ディジタル
荷重計及び荷重測定方法に関する。

［従来の技術］ 荷重計に関する従来技術として、例えば、特開昭５８−
８２３１０号公報等に記載された技術が知られている。

この従来技術は、荷重センサと温度センサとを別々に備
え、荷重センサの出力を温度センサの出力により温度補
正を行い、正確な荷しかし、前記従来技術は、荷重計の
レンジ設定の自動化、自己診断の機能、測定荷重値を用
いた種々の品物の価格の計算、表示機能、データベース
の作成、売上げ等の統計処理、データを別の計算機と送
受信する通信機能等のいわゆるインテリジェント機能を
備える点について配慮されおらず、単に、測定荷重値の
高精度化を図るものであり、データの処理、活用につい
ては充分に行われていないという問題点を有していた。

本発明の目的は、測定荷重値の高精度化と同時に、測定
したデータから有用な情報を得るための処理を行い、表
示、記録、通信を行い、データを運営管理、収支管理、
経営管理に役立つデータとして活用可能とする機能を備
えたインテリジエン本発明によれば前記目的は、荷重を
正確に測定する測定部、これをディジタル量に変換、演
算し測定値の正確な同定を行う演算部、及び、このデー
タを利用するためのハードウェアとソフトウェアを備え
ることにより達成される。

そして、ハードウェアは、必要な情報を要求する設定部
、表示部、記録部、通信部により構成され、通信部は、
処理された情報を他の計算機へ伝送し、他の計算機から
の要求を受け、演算処理した結果を返送する機能を備え
て構成される。

また、ソフトウェアは、測定荷重の同定を行う演算プロ
グラムと、測定部の特性を予め記憶したメモリマツプ、
各部からの要求を受け、指令等全体制御を行う制御プロ
グラムと、測定荷重値をもとに価格計算、収支計算、統
計計算などを行う情報分析プログラムと、自己診断プロ
グラムと、さらに、Ｉ１０関係のプログラムとにより構
成される。■／○関係プログラムは、表示、設定、通信
及び記録の形式仕様を定めるプログラムに分かれている
。

［作　用コ 本発明による荷重計は、複合された荷重センサと温度セ
ンサとの出力をディジタル信号として処理し、較正した
特性マツプに基づいてマイクロプロセッサが荷重値を演
算検知するため、温度変化の影響と非直線誤差を補正し
た精度の高い荷重測定を行うことができる。そして、マ
イクロプロセッサからの指令によりセンサに接続された
抵抗を多段に切り換えることができるので、測定レンジ
を大幅にかつキーボードからの設定手段により簡単に変
更することが可能である。また、測定荷重の値により、
測定レンジを自動的に最適レンジに設定することができ
るため、分解能の高い高感度の測定が可能である。

また、本発明による荷重計は、測定部に自重、風袋を補
償する機構を備えており、大きい風袋をも補償すること
ができるので、前述したオートレンジ機能と併用して小
荷重を感度よく測定することができる。

本発明による荷重計は、データの表示、記録、設定、通
信を行うためのハードウェアとソフトウェアとを備えて
いるため、前述のように正確に測定された荷重値をもと
にして、マイクロプロセッサにより種々の情報処理を行
うことができる。

すなわち、本発明による荷重計は、液晶パネル等からな
る表示部が荷重計の一部に取付けられており、この表示
部に現在の荷重値が表示され、また、キーボードを用い
た設定部からの指令により予め記憶された単価、税率を
用いて合計価格を計算しこれを表示することが可能であ
る。これらの値は、半導体メモリからなる記憶装置に記
憶され、売上げ高の合計々算、各品物毎の週間、月間売
上げ推移の計算等に利用され、また、指令に応じて記録
部のプリンタにより印字出力され、あるいは、磁気、光
カード等に記録格納され、さらに、他の計算機に伝送す
ることができる。

さらに、本発明による荷重計は、前述したような重要な
情報を扱う荷重計の信頼性を高めるために、始動時に自
動的に自己診断を行い、指令によって随時ハードウェア
の動作を自己診断する機能を備えている。また、記憶手
段は、不揮発性メモリが使用され、メモリのバックアッ
プのため、メモリ内のデータを、逐次、磁気または光カ
ード等の補助記録手段に格納し、あるいは、別の計算機
に伝送して、情報の消失を防止している。

本発明による荷重計の測定部は、ピエゾ抵抗素子からな
る複合センサを可撓体で囲んだ構造であり、かつ、不活
性流体を封入した構造であるので、その特性が極めて安
定しており、予め較正記憶した特性マツプに狂いが生じ
ないため、長期にわたり高い精度を保つことができる。

［実施例コ 以下、本発明による荷重計の実施例を図面により詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例の外観構造を示す斜視図、第
２図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第３
図は荷重測定部の構造を示す縦断面図、第４図は複合セ
ンサの構造を示す縦断面図、第５図は荷重測定部の他の
構造例を示す縦断面図、第６図は自重補償を説明する図
、第７図は演算部の詳細構成を示すブロック図である。

第１図〜第７図ににおいて、１は受は台、２．６は可撓
体、３はコイルバネ、４はセンサ基板、５はリード線、
７は筐体、８はストッパー、９は調整ネジ、１０は複合
センサ、１１はセンサダイヤフラム、１２．４２はガラ
ス台、１３は取付パイプ、２１．６１は封入流体、４１
はビン、４３はろう付は部、４４は配線、４５．７１は
連通穴、１００は荷重測定部、１１０は接続線、１１１
はピエゾ抵抗素子、１１２は抵抗素子、２００は表示部
、３００は電源部、４００はキーボードＫＢ、５００は
演算部、６００は記録部、７００は通信部である。

本発明による荷重計の一実施例は、第１図及び第２図に
示すように、荷重測定部１００、表示部２００、電源部
３ＣＩＯ１情報設定用のキーボード４００、演算部５０
０、記録部６００及び通信部７００を備えて構成されて
いる。

荷重測定部ｌＯＯは、シリコン複合センサ１０を中心に
受台１の下部に配置されており、その詳細な構造につい
ては第３図〜第５図を参照して後述する。表示部２００
は、例えば、液晶パネル等により構成されており、電源
部３００は、接続部ＣＮ、充電部ＣＧ、電池部ＢＳを備
えて構成されている。

演算部５００は、荷重測定部ｌＯＯからの電気信号を処
理するセンサ信号切換スイッチＭＰＸ、プログラマブル
増幅器ＰＧＡ、アナログ信号をディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器、該変換器からの信号と予めＦＲＯＭに
記憶させた測定部の特性、すなわち、測定データと実荷
重との関係を示す較正データとを比較演算し荷重値を検
知するマイクロプロセッサＭＰＵ、荷重計個別のデータ
を記憶するＥ”ＦＲＯＭ、随時のデータを記憶するＲＡ
Ｍ及び他の機能部とのインタフェースを行うＩ１０イン
タフェース回路を備えて構成され、これらがプリント基
板上に設置されて、荷重計本体の前部に配置される。

記録部６００は、プリンタと磁気または光記録カード等
による補助記録手段とから構成され、通信部７００は、
外部の機器との間で双方向通信を行うものであり、モデ
ム、アンテナ及び赤外線受発光素子により構成される。

次に、荷重測定部１００の構成を第３図及び第４図によ
り説明する。

荷重測定部１００は、第３図に示すように、センサ基板
４の上部及び下部に可撓体２及び６による構成され流体
２１及び６１が封入された流体室を備え、上部の流体室
の上に被測定物を載せる受は台１が設けられ、下部の流
体室が筐体７で覆われ、センサ基板４に、上下の流体室
内の流体圧力を受けるシリコン複合センサ１０が設けら
れて構成されている。

筐体７には、連通穴７１が設けられ、筐体７の内部の可
撓体６との間にある空間の圧力を外部圧力とバランスさ
せている。また、筐体７の底部と可撓体６の底部との間
には、調節板６２が設けられ、筐体７とセンサ基板４と
の結合は、可撓体６及び調節板６２の合計の厚さと筐体
７の深さとの僅かな差Δｙを零とするように、図示しな
い手段により締め付けて行われる。

これにより、下部の流体室内の封入流体６１には、前述
の差Δｙの大きさと、調節板６２の厚みとにより決まる
所定の圧力が加わった状態になる。

この圧力は、受は台１等による荷重測定部１００の風袋
により上部の流体室の封入流体２１に加わる圧力とバラ
ンスするように調整される。

シリコン複合センサ１ｏは、第４図に示すように、取付
パイプ１３と、該パイプ１３上に固定されたガラス台１
２と、該ガラス台１２上に設けたセンサダイヤフラム１
１とにより構成される。そして、センサダイヤフラム１
１は、その上下から封入流体２１．６１の圧力を受ける
ように配置され、その内部に封入流体２１．６１の圧力
差を検出する圧力測定手段として機能する圧力センサで
あるピエゾ抵抗素子１１１と、温度測定手段として作用
する温度センサである抵抗素子１１２とを備えている。

なお、第３図において、ストッパー８は、受は台１が所
定量以上沈下することを防止するものであり、また、可
撓体２．６及びシリコン複合センサ１０は、ろう付は部
４３によりセンサ基板４に結合されている。

前述のように構成される荷重測定部１００は、次のよう
に動作する。

第３図において、被測定荷重が受台ｌに載置されると、
シリコン複合センサ１０の上面に荷重に比例した圧力が
封入流体２１を介して印加され、第４図に示すセンサダ
イヤフラム１１の薄肉部に形成したピエゾ抵抗素子１１
１にはこれに比例した抵抗変化が生じる。この抵抗変化
は、ＡΩ蒸着配線でホイートストンブリッジ結線された
回路から電圧出力として接続線１１０、ビン４１、セン
サ基板４上の配１ａ４３、リード線５を通じて外部へ導
出される。

センサダイアフラム１１をガラス台１２に固着する環状
厚肉部の上面に形成された抵抗素子１１２は、ピエゾ抵
抗係数が極めて小さい（１００１軸方向に向けて配列さ
れており、圧力には不感である。このため、前記抵抗素
子１１２は、温度だけに感応する温度センサとして機能
し、検出した温度信号を、同様に外部に出力する。

第２図及び第７図において、荷重測定部１００から前述
のようにして出力された出力信号は、演算部５００のセ
ンサ信号切換スイッチＭＰＸ５２０を経てプログラマブ
ルゲイン増幅器ＰＧＡ５３０．５４０により一定の電圧
レベル、例えば１〜５■に増幅調整され、Ａ／Ｄ変換器
５５０により所定ビット数、例えば、１２〜１６ビツト
のディジタル信号に変換される。

記憶部５８０には、予め工場出荷時に較正され荷重測定
＄１００の較正データ、すなわち、荷重センサ及び温度
センサのデータと実荷重との関係を示す較正データが記
憶されており、マイクロプロセッサＭＰＵ５６０は、前
述のＡ／Ｄ変換器５５０より得られた信号と、較正デー
タとの比較演算を行うことにより、荷重センサの非直線
性をも補償した正確な荷重値を検知し、この検知結果を
出力する。

この正確に検知された荷重値は、工／○インタフェース
部５７０を介して、表示部２００の液晶パネルに表示さ
れると共に、記録部６００のプリンタに打出され、同時
に磁気カードまたは光カード等の補助メモリに記憶され
る。

マイクロプロセッサＭＰＵは、設定部４００または通信
部７００からの指令に応じて、種々の情報処理計算を行
うことが可能であり、被測定物の価格、売上げ高の合計
、日、月、週間推移などのデータを作成し、これらのデ
ータを前述と同様に記録、記憶させ、さらに、通信部７
００を介して外部に有線または無線により伝送すること
ができる。

電源部３００は、本発明による荷重計を構成する各機能
部が消費する電力を分配しており、交直両用とするため
に放光電器ＣＧと電池ＢＳを備えて構成される。このた
め、本発明による荷重計は、離間した場所に運搬し一時
的に使用することが可能である。

前述した本発明による荷重計の機能は、前述したハード
ウェアとソフトウェアとを備えることにより実行するこ
とが可能である。ソフトウェアとしては、全体の制御プ
ログラム、測定荷重演算用、情報分析計算用、自己診断
用、表示、設定、記録、通信等のＩ１０インタフェース
用の各プログラムを用意することが必要である６ 前記自己診断用のプログラムは、本発明による荷重計が
動作を開始したときに、各構成機器の診断を行い、異常
の有無を、表示、通信、記録させる機能を有している。

荷重測定部１００の自重によるオフセット量は、予め工
場出荷の段階で後述する方法でハード的に補償されてお
り、荷重測定部１００は、被測定物のみの荷重を測定す
ることができるが、風袋と共に測定する場合、予め風袋
の荷重を測定し記憶させておくことにより、風袋を差し
引いた被測定物だけの荷重を測定することができる。こ
のような測定は、設定部４００のキーボードを用いて指
令を行うことにより実行可能となり、その実行は、プロ
グラムにより支援される。この場合、風袋測定後、所定
時間“０”を表示した後、載置された荷重の測定が行わ
れる。

また、荷重計の設置姿勢によりわずかに生じるオフセッ
トは、前述の設定部４００からの指示により補正するこ
とができる。すなわち、この補正は、表示プログラム中
に格納されているソフトウェアが、設定部４００からの
前記指示に基づいて、表示を零設定することにより行わ
れる。

荷重測定部の自重補償は、既に第３図により説明したよ
うに、シリコン複合センサ１０の下側に設けた可撓体６
からなり、シリコン油等の不活性流体による封入流体６
１が封入された部屋を所定量Δｙだけ圧縮した形で、セ
ンサ基板４を筐体７に取付け、第６図に示すように、自
重ＷＯによす生じる内圧Ｐｉに対して、変位Δｙを調整
することにより、同一の内圧Ｐｉを生じさせて、複合セ
ンサ１０を下部から加圧し、該センサ１０の上部の受台
１、封入流体２１を含む自重圧力を対抗補償するように
行われる。

測定レンジの設定は、第７図に示すブロック図において
、マイクロプロセッサＭＰＵ　５６０からの指令により
、増幅器０Ａ５３０のフィードバック抵抗５４０を切り
換えることにより、あるいは、荷重センサであるピエゾ
抵抗素子１１１に並列接続された抵抗５１１をマルチプ
レクサＭＰＸ５１０で切換えることにより行うことがで
きる。

この測定レンジの設定を抵抗５１１により行った場合、
この部分において、数ビット分のディジタル変換を行っ
たと同等の効果を得ることができるので、比較的ビット
数の少ないＡ／Ｄ変換器を用いて、高精度の荷重を計測
することができる。

また、風袋量が極めて大きい場合の測定も、前述と同様
に行うことができ、微調整は、前述した設定部４００か
ら表示部２００の表示数値を変更することによりオフセ
ット補正することにより行うことができる。

荷重測定部の他の例が第５図に示されている。

この第５図に示す荷重測定部が、第３図に示す荷重測定
部の構造と相違する点は、複合センサ１０の中央ボス部
分に設けたコイルはね３により、被測定荷重Ｗからの力
を、複合センサ１０に伝達するようにした点と、自重と
大きい風袋の調整を容易に行い得るように調整ねじ９を
設け、封入流体６１の圧力を、可撓体６と結合されてい
る調節板６２を介して容易に可変できるようにした点で
ある。その動作は、第３図に示した荷重測定部と同様で
ある。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、安定性のよいシリ
コン複合センサからの信号をディジタル信号処理し、マ
イクロプロセッサにより特性補正を行っているので、高
精度な荷重測定を行うことができる。

また、第７図により説明したように、センサに並列接続
した抵抗値５１１をマイクロプロセッサの指令によりマ
ルチプレクサ５１○で電気的に切り換えることができる
ので、簡単にかつ広い範囲にわたる測定レンジの変更を
行うことができる。

また、測定荷重の値により最適レンジの自動設定を行う
ことができるので、高感度、高分解能な荷重測定を行う
ことができる。

また、荷重測定部は、自重、風袋を補償する機構を備え
ているので、被測定物の荷重だけを正確に計測すること
ができる。

また、本発明による荷重計は、データの演算処理、表示
、記録、設定、通信を行うハードウェアとソフトウェア
を具備しているので、種々の情報処理を行い、それらの
データを多用途に活用することでき、被測定物の荷重表
示だけに止まらず、例えば、価格、売上げ高、日、月、
週間の推移計算を行い、こららを表示し、記録し、外部
へ伝送することができるので測定データから附加価値の
ある情報を創り出すことができる。

また、記録部は、プリンタの他に、磁気または光カード
による補助記録手段を備え、逐次バックアップのための
記録を行っているので、情報の消失を防止することがで
きる。

さらに、本発明による荷重計は、荷重測定部が、ピエゾ
抵抗素子からなるシリコン複合センサを可撓体で囲み、
不活性流体を封入した構造であるので、特性が極めて安
定しており、初期較正したデータとの不整合が生じるこ
とがなく、長期にわたって高精度を維持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の外観構造を示す斜視図、第
２図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第３
図は荷重測定部の構造を示す縦断面図、第４図は複合セ
ンサの構造を示す縦断面図、第５図は荷重測定部の他の
構造例を示す縦断面図、第６図は自重補償を説明する図
、第７図は演算部の詳細構成を示すブロック図である。 １・・・・・・受は台、２．６・・・・・・可撓体、３
・・・・・・コイルバネ、４・・・・・・センサ基板、
５・・・・・・リード線、７・・・・・・筐体、８・・
・・・・ストッパー、９・・・・・・調整ネジ、１０・
・・・・・複合センサ、１１・・・・・・センサダイヤ
フラム、１２．４２・・・・・・ガラス台、１３・・・
・・・取付パイプ、２１．６１・・・・・・封入流体、
４１・・・・・・ピン、４３・・・・・ろう付は部、４
４・・・・・・配線、４５．７１・・・・・連通穴、１
００・・・・・・荷重測定部、１１０・・・・・・接続
線、１１１・・・・・・ピエゾ抵抗素子、１１２・旧・
・抵抗素子、２００・・・・・・表示部、３００・・・
・・・電源部、４００・・・・・・キーボードＫＢ、５
００・旧・・演算部、６００・・・・・・記録部、７０
０・・・・・・通信部。 第１図 第２図 １：学けち １００：ｑｉｉす’Ｅ１ ２ｏＯ：徴爪音β ３００　：つ源計 ４００：キーホ゛−Ｆ゛ ＳＯＯ・演算部 ６００　：郭］ネ舒 ’ｚｏｏ：ｕ　う言１ ’：）Ｌｌ（Ｊ 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、荷重測定手段及び温度測定手段を有する荷重測定部
   と、演算部とを備え、前記荷重測定手段により検出され
   た荷重測定値を、前記温度測定手段により検出された温
   度測定値により補償することにより、荷重測定を行う荷
   重計において、前記荷重測定手段及び温度測定手段は、
   シリコンチップ上に形成された荷重センサと温度センサ
   とを備えた複合センサであることを特徴とする荷重計。 ２、前記荷重測定値の補償は、メモリ内に予め保持され
   ている、前記荷重センサ及び温度センサのデータと実荷
   重との関係を示す較正データに基づいて、前記演算部に
   より行われることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の荷重計。 ３、荷重測定手段及び温度測定手段を有する荷重測定部
   と、演算部とを備え、前記荷重測定手段により検出され
   た荷重測定値を、前記温度測定手段により検出された温
   度測定値により補償することにより、荷重測定を行う荷
   重計において、表示部、記録部、設定部、通信部の少な
   くとも１つを備えることを特徴とする荷重計。 ４、前記荷重測定部は、シリコンチップ上に複合された
   荷重センサと温度センサとからなり、前記演算部は、信
   号処理部とマイクロプロセッサと記憶手段とからなり、
   該記憶手段に予め記憶された較正データに基づいて前記
   荷重センサによる測定データから荷重値を演算検知する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の荷重計。 ５、前記演算部は、設定部もしくは通信部から指令され
   た情報により、前記演算検知された荷重値に対して所定
   の演算処理を行うことを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載の荷重計。 ６、前記信号処理部は、前記センサを切換えるスイッチ
   手段、可変利得増幅器、アナログ・ディジタル変換器及
   びインタフェース回路からなり、前記マイクロプロセッ
   サの指令によりセンサの切換え、前記増幅器の利得切換
   えを行うと共に、前記荷重センサに並列に接続した抵抗
   により測定レンジの切換えを行うことを特徴とする特許
   請求の範囲第３項、第４項または第５項記載の荷重計。 ７、前記設定部もしくは通信部からの指令により、測定
   部の自重、風袋を測定して所定時間“０”を表示した後
   に、載置された物体の荷重測定を行うことを特徴とする
   特許請求の範囲第３項ないし第６項のうち１項記載の荷
   重計。 ８、測定された荷重値に対して、指令された単価、税率
   を用いて合計価格を求め、その結果を、表示装置に表示
   し、プリンタにより印字記録し、一旦メモリに記憶した
   後、指令に応じて売上げ高の合計々算、各品物毎の分類
   売上げ、週間、月間などの売上げ推移を計算し、その結
   果を印字記録、磁気または光記録カードに記憶させ、指
   令に応じて他の装置にこれらの情報を伝送することを特
   徴とする特許請求の範囲第３項ないし第７項のうち１項
   記載の荷重計。 ９、指令により構成各部の診断を行い異常の有無を表示
   、記憶、通信することを特徴とする特許請求の範囲第３
   項ないし第８項のうち１項記載の荷重計。 １０、前記通信部からの通信信号が、ディジタル信号形
   式で有線または無線により通信されることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項ないし第９項のうち１項記載の荷
   重計。 １１、前記荷重測定部は、荷重と温度とを測定する複合
   センサを中心に、２つの可撓体で囲まれた部屋を有し、
   少くとも一つの部屋には不活性流体が封入されて構成さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１
   ０項のうち１項記載の荷重計。 １２、前記可撓体で囲まれた部屋の１つに流体を圧縮す
   る手段を設け、該手段により、荷重測定部の重力、風袋
   等の出力オフセットの補償を行うことを特徴とする特許
   請求の範囲第１１項記載の荷重計。 １３、荷重測定手段及び温度測定手段を有する荷重測定
   部と、演算部とを備え、前記荷重測定手段により検出さ
   れた荷重測定値を、前記温度測定手段により検出された
   温度測定値により補償することにより、荷重測定を行う
   荷重測定方法において、表示部、記録部、設定部、通信
   部の少なくとも１つを備え、測定された荷重値に対して
   、前記設定部または通信部より指令された単価、税率を
   用いて合計価格を求め、その結果を、表示装置に表示し
   、プリンタにより印字記録し、一旦メモリに記憶した後
   、指令に応じて売上げ高の合計々算、各品物毎の分類売
   上げ、週間、月間などの売上げ推移を計算し、その結果
   を印字記録、磁気または光記録カードに記憶させ、指令
   に応じて他の装置にこれらの情報を伝送することを特徴
   とする荷重測定方法。